Устройство для электрического нагревания трубопроводов, транспортирующих вязкие жидкости через глубоководные преграды

 

Сущность изобретения: нагревательный элемент содержит трубчатые ферромагнитные проводники и наружное покрытие и связан с источником электрического тока. Через соединительную катушку нагревательный элемент введен в трубопровод (Т). Для ввода нагревательного элемента в Т выполнен направляющий канал. Катушка выполнена в виде цилиндрического корпуса, диаметр которого равен диаметру Т с переходниками на концах и отверстием на боковой стенке, через которое канал введен в цилиндрический корпус и герметично закреплен в нем, частично выступая снаружи корпуса. Участок канала, выступающий наружу, снабжен средством герметизации и средством передвижения нагревательного элемента в Т в виде подшипников и/или привода. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту вязких жидкостей преимущественно по морским трубопроводам, в частности к устройствам для электрического нагрева подводных трубопроводов.

Известно устройство для электрического нагревания трубопроводов, предусматривающее установку в транспортный трубопровод соединительной головки (катушки), введение и продвижение через нее нагревательного элемента (проводника) в трубопровод и подачу одновременно с введением в трубопровод на нагревательный элемент электрического тока от источника питания, так что тепло, создаваемое нагревательным элементом, передается жидкости внутри трубопровода и изменяет ее физические характеристики.

Недостатком известного устройства является сложность введения нагревательного элемента в трубопровод, уже проложенный на морском дне, а также решение задачи центрирования в нем нагревательного элемента.

Техническим результатом изобретения является упрощение введения и центрирования нагревательного элемента в трубопроводе. Это достигается тем, что устройство дополнительно снабжено направляющим каналом для ввода нагревательного элемента в трубопровод, а соединительная катушка выполнена в виде цилиндрического корпуса, диаметр которого равен диаметру трубопровода с переходниками на концах и отверстием на боковой стенке, через которое направляющий канал введен в цилиндрический корпус и герметично закреплен в нем, частично выступая снаружи корпуса, причем участок канала, выступающий наружу, снабжен средством герметизации и средством продвижения нагревательного элемента в трубопровод в виде подшипников и/или привода. Наружное покрытие нагревательного элемента может быть выполнено из ферромагнитного материала, причем концы проводника соединены с наружным покрытием. Если нагревательный элемент содержит несколько ферромагнитных проводников, последние должны быть электрически изолированы от наружного покрытия и их концы соединены между собой.

Кроме того, нагревательный элемент снабжен трубой для специальной жидкости, например воды или растворителя.

На фиг. 1-5 изображен боковой вид и вид в сечении некоторых альтернативных конструкций нагревательного элемента; на фиг. 6 вид в продольном сечении соединительной катушки для трубопровода и последующего введения нагревательного элемента в этот трубопровод; фиг. 7 часть нефтедобывающей системы в открытом море.

Устройство 1 для электрического нагревания трубопровода содержит нагревательный элемент 2, образованный по крайней мере одним ферромагнитным проводником 3, выбранным из группы, состоящей из железа, стали или сплавов, электрически изолированном от своего наружного покрытия 4 посредством керамического материала тефлона или адекватного материала 5. Проводник 3 соединен с наружным покрытием 4 (фиг. 1) или в случае, когда используется более одного проводника, производят соединение между ними, как показано на фиг. 2.

Наружное покрытие 4 рифленого или блокированного типа (также выполнено из ферромагнитного материала), который обеспечивает ему прочность на разрыв и гибкость, облегчая манипулирование во время его введения в трубопровод, транспортирующий жидкость.

Внутренние проводники могут быть объединены разными способами и в требуемом количестве и могут иметь круглое, эллиптическое или любое другое адекватное сечение.

Другой вариант (фиг. 5) состоит в замене одного из электрических проводников трубопроводом 6, транспортирующим жидкость, который может использоваться для подачи воды или другой специальной жидкости, например растворителя.

Выводной конец нагревательного элемента содержит элемент, который регулируется относительно конца трубопровода, защищая электрические соединения, и выполняется в форме, облегчающей его проникновение в массу отложений, скопившихся внутри трубопроводов, транспортирующих вязкую жидкость или парафинистую нефть. В случае, когда используется вариант, в котором предполагается использование трубопровода, транспортирующего растворитель, конец трубопровода должен иметь одно или больше отверстий для выхода растворителя.

Соединительная катушка 7 для трубопроводов состоит из цилиндрического корпуса 8 диаметром, равным диаметру трубопровода, с которым она должно соединяться, снабжена переходниками (адепторами) 9 на своих концах для легкого соединения между трубопроводами и отверстием 10 в своей боковой стенке. Через это боковое отверстие вводится направляющий канал 11, который проникает внутрь цилиндрического корпуса катушки и крепится у бокового отверстия 10, полностью герметизируя его с целью предотвращения вытекания жидкости в окружающее пространство.

Направляющий канал 11 обеспечивает центрирование при введении нагревательного элемента 2 внутрь засоренного трубопровода, и его наклон рассчитывается таким образом, что становится возможным проскальзывание нагревательного элемента в соединительную катушку и оттуда в засоренный трубопровод и ориентирование его перемещения.

Участок канала, который располагается снаружи цилиндрического тела катушки, снабжен механическим средством 12, таким как подшипники и/или привод, которые способствуют операции проскальзывания нагревательного элемента в трубопровод. В этом участке во внутренней части канала предусмотрено средство для динамического герметизирования для обеспечения плотности монтажа.

На фиг. 7 показана производственная система, в которой продукт из скважин транспортируется по трубопроводам А, В.Z до подводного производственного трубопровода 13, который установлен на морском дне, и оттуда на платформу 14 по одному трубопроводу 15 большего диаметра. В зависимости от количества производственных скважин индивидуальные трубопроводы могут быть соединены с платформой.

Изобретение предусматривает возможность установления одной или несколькими соединительными катушками в индивидуальных трубопроводах или в одном трубопроводе, который соединен с платформой, и через них вводить нагревательный элемент внутрь этих трубопроводов. Когда тепло, образуемой нагревательным элементом, передается жидкости внутрь трубопровода, транспортирующего жидкость, вязкость этой жидкости изменяется, облегчая пенетрацию и перемещение нагревательного элемента или нагревательной трубки в массе отложений, содержащихся внутри трубопровода.

Эксплуатация устройства предусматривает отсоединение в заданных точках трубопроводов, транспортирующих жидкость 15, А, В.Z, или производственных трубопроводов, которые засорены, включение в этих точках соединительной катушки 7 трубопровода, имеющей боковое отверстие 10, введение через это боковое отверстие нагревательного элемента, обеспечение проникновения трубки 2 в транспортирующие жидкость трубопроводы и перемещения ее в них, подачу на нагревательный элемент одновременно с его введением в соединительную катушку электрического тока, исходящего из источника генерирования, расположенного на поверхности, так что тепло, генерируемое нагревательным элементом, передается вязкой жидкости или уплотненной массе отложений внутри транспортирующих трубопроводов, и изменяет ее физические характеристики, пока по крайней мере масса отложений не отклеится от внутренней поверхности транспортирующего трубопровода, и восста- навливаются условия для потока жидкости. После того как поток восстановлен, температура жидкости может управляться путем периодического отключения электрического тока.

Форма терминального конца нагревательной трубки способствует проникновению нагревательной трубки в массу отложений в начале процесса, когда температурный перепад еще большой, и осадочная масса отвердела.

Нагревательный элемент поддерживает нагретую жидкость на всем протяжении уже пройденного транспортирующего трубопровода, предотвращая отверждение после своего прохождения, что обеспечивает условия для регулярности потока в транспортирующем трубопроводе.

Температура жидкости может управляться с тем, чтобы не воздействовать на материал транспортирующего трубопровода, который состоит из гибких труб, структура которых может быть повреждена избыточной температурой.

Нагревательный элемент может изготавливаться из стандартных сегментов, которые в зависимости от конкретной ситуации могут соединяться между собой до достижения требуемой длины. Поэтому дополнительных расходов не требуется для его обработки, так как может использоваться обычное оборудование, используемое в отрасли и доступное на месте эксплуатации.

В случае слишком большой протяженности транспортирующего трубопровода, который должен быть очищен с заранее определенной точки, можно ввести по крайней мере два нагревательных элемента в противоположных направлениях и будет достаточно использовать две соединительные катушки с направляющими каналами, ориентированными в противоположных направлениях.

В зависимости от природы уплотнившейся массы и отложений в трубопроводе может потребоваться использование специальных жидкостей для облегчения проникновения нагревательного элемента или даже для растворения отложений. В этих случаях может использоваться вариант, показанный на фиг. 5, который включает в себя транспортирующий жидкость трубопровод 6, обеспечивающий возможность впрыскивать специальные жидкости непосредственно в требуемой точке.

В случае применения впрыска воды температура, образуемая нагревательной трубкой 2, может быть достаточной для образования пара, который, в свою очередь, может использоваться как агент для облегчения проникновения элемента в осадочную массу и также транспортировать уже отделившиеся отложения.

Устройство может применяться к прибрежным (сухопутным) трубопроводам, например нефтепроводам или даже прибрежным скважинам.

В случае новых установок производственных систем в районах нагревательный элемент может устанавливаться предварительно во время установки этой новой системы.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАГРЕВАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ, ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ ВЯЗКИЕ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ ГЛУБОКОВОДНЫЕ ПРЕГРАДЫ, включающее нагревательный элемент, содержащий трубчатые ферромагнитные проводники и наружное покрытие и связанный с источником электрического тока, и соединительную катушку, через которую нагревательный элемент введен в трубопровод, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено направляющим каналом для ввода нагревательного элемента в трубопровод, а соединительная катушка выполнена в виде цилиндрического корпуса, диаметр которого равен диаметру трубопровода, с переходниками на концах и отверстием на боковой стенке, через которое направляющий канал введен в цилиндрический корпус и герметично закреплен в нем, частично выступая снаружи корпуса, причем участок канала, выступающий наружу, снабжен средством герметизации и средством продвижения нагревательного элемента в трубопровод в виде подшипников и/или привода.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наружное покрытие нагревательного элемента выполнено из ферромагнитного материала, причем концы проводника соединены с наружным покрытием.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что в случае, когда нагревательный элемент содержит несколько ферромагнитных проводников, последние электрически изолированы от наружного покрытия и их концы соединены между собой.

4. Устройство по пп. 1 и 3, отличающееся тем, что нагревательный элемент снабжен трубой для специальной жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7